CNC加工中心參考點及其故障診斷

加工中心參考點及其故障診斷

所謂加工中心參考點又名原點或零點，是機床的機械原點和電氣原點相重合的點，是原

點復歸后機械上固定的點。每臺機床可以有一個參考原點，也可以據(jù)需要設置多個參考原點，

用于自動刀具交換（ATC）或自動拖盤交換（APC）等。參考點作為工件坐標系的原始參照

系，機床參考點確定后，各工件坐標系隨之建立。所謂機械原點，是基本機械坐標系的基準

點，機械零部件一旦裝配完畢，機械原點隨即確立。所謂電氣原點，是由機床所使用的檢測

反饋元件所發(fā)出的柵點信號或零標志信號確立的參考點。為了使電氣原點與機械原點重合，

必須將電氣原點到機械原點的距離用一個設置原點偏移量的參數(shù)進行設置。這個重合的點就

是機床原點。在加工中心使用過程中，機床手動或者自動回參考點操作是經常進行的動作。

不管機床檢測反饋元件是配用增量式脈沖編碼器還是絕對式脈沖編碼器，在某些情況下，如

進行ATC或APC過程中，機床某?軸或全部軸都要先回參考原點。按機床檢測元件檢測

原點信號方式的不同，返回機床參考點的方法有兩種。一種為柵點法，另一種為磁開關法。

在柵點法中，檢測器隨著電機一轉信號同時產生一個柵點或一個零位脈沖，在機械本體上安

裝一個減速撞塊及一個減速開關后，數(shù)控系統(tǒng)檢測到的第一個柵點或零位信號即為原點。在

磁開關法中，在機械本體上安裝磁鐵及磁感應原點開關，當磁感應原點開關檢測到原點信號

后，伺服電機立即停止，該停止點被認作原點。柵點方法的特點是如果接近原點速度小于某

一固定值，則伺服電機總是停止于同?點，也就是說，在進行回原點操作后，機床原點的保

持性好。磁開關法的特點是軟件及硬件簡單，但原點位置隨著伺服電機速度的變化而成比例

地漂移，即原點不確定。目前，幾乎所有的機床都采用柵點法。

使用柵點法回機床原點的幾種情形如下：

1.使用增量檢測反饋元件的機床開機后的第一次回機床原點；

2.使用絕對式檢測反饋元件的機床安裝后調試時第一次機床開機回原點；

3.柵點偏移量參數(shù)設置調整后機床第一次手動回原點。

按照檢測元件測量方式的不同分為以絕對脈沖編碼器方式歸零和以增量脈沖編碼器方

式歸零。在使用絕對脈沖編碼器作為測量反饋元件的系統(tǒng)中，機床調試前第一次開機后，通

過參數(shù)設置配合機床回零操作調整到合適的參考點后，只要絕對脈沖編碼器的后備電池有

效，此后的每次開機，不必進行回參考點操作。在使用增量脈沖編碼器的系統(tǒng)中，回參考點

有兩種模式，一種為開機后在參考點回零模式各軸手動回原點，每一次開機后都要進行手動

回原點操作；另一種為使用過程中，在存儲器模式下的用G代碼指令回原點。使用增量式

脈沖編碼器作為測量反饋元件的機床開機手動回原點的動作過程?般有以下三種：

1.手動回原點時，回原點軸先以參數(shù)設置的快速進給速度向原點方向移動，當原點減速

撞塊壓下原點減速開關時，伺服電機減速至由參數(shù)設置的原點接近速度繼續(xù)向前移動，當減

速撞塊釋放原點減速開關后，數(shù)控系統(tǒng)檢測到編碼器發(fā)出的第??個柵點或零標志信號時，歸

零軸停止，此停止點即為機床參考點。

2.回原點軸先以快速進給速度向原點方向移動，當原點減速開關被減速撞塊壓下時，回

原點軸制動到速度為零，在以接近原點速度向相反方向移動，當減速撞塊釋放原點接近開關

后，數(shù)控系統(tǒng)檢測到檢測反饋元件發(fā)出的第一個柵點或零標志信號時，回零軸停止，該點即

機床原點。

3.回原點時，回原點軸先以快速進給速度向原點方向移動，當原點減速撞塊壓下原點減

速開關時，回歸原點軸制動到速度為零，再向相反方向微動，當減速撞塊釋放原點減速開關

時，歸零軸又反向沿原快速進給方向移動，當減速撞塊再次壓下原點減速開關時，歸零軸以

接近原點速度前移,減速撞塊釋放減速開關后，數(shù)控系統(tǒng)檢測到第?個柵點或零標志信號時,

歸零軸停止，機床原點隨之確立。

使用增量式檢測反饋元件的機床開機第?次各伺服軸手動回原點大多采用撞塊式復歸，

其后各次的原點復歸可以用G代碼指令以快速進給速度高速復歸至第一次原點復歸時記憶

的參考點位置。

進一步從數(shù)控系統(tǒng)控制過程來分析機床原點的復歸，機床在回機床原點模式下，伺服電

機以大于某一固定速度的進給速度向原點方向旋轉，當數(shù)控系統(tǒng)檢測到電機一轉信號時，數(shù)

控系統(tǒng)內的參考計數(shù)器被清零。如果通過參數(shù)設置了柵點偏移量，則參考計數(shù)器內也自動被

設定為和柵點偏移量相等的值。此后，參考計數(shù)器就成為一個環(huán)行計數(shù)器。當計數(shù)器對移動

指令脈沖計數(shù)到參考計數(shù)器設定的值時被復位，隨著一轉信號的出現(xiàn)產生一個柵點。當減速

撞塊壓下原點減速開關時，電機減速到接近原點速度運行，撞塊釋放原點減速開關后，電機

在下一個柵點停止，產生一個回原點完成標志信號，參考位置被復位。電源開啟后第二次返

回原點，由于參考計數(shù)器已設置，柵點已建立，因此可以直接返回原點位置。使用絕對檢測

反饋元件的機床第一次回原點時，首先數(shù)控系統(tǒng)與絕對式檢測反饋元件進行數(shù)據(jù)通信以建立

當前的位置，并計算當前位置到機床原點的距離及當前位置到最近柵點的距離，將計算值賦

給計數(shù)器，柵點被確立。

當加工中心回參考點出現(xiàn)故障時，首先由簡單到復雜進行檢查。先檢查原點減速憧塊是

否松動，減速開關固定是否牢固，開關是否損壞，若無問題，應進一步用百分表或激光測量

儀檢查機械相對位置的漂移量，檢查減速撞塊的長度，檢查回原點起始位置、減速開關位置

與原點位置的關系，檢查回原點模式，是否是在開機后的第一次回原點，是否采用絕對脈沖

編碼器，伺眼電機每轉的運動量、指令倍比及檢測倍乘比，檢查回原點快速迸給速度的參數(shù)

設置、接近原點速度的參數(shù)設置及快速進給時間常數(shù)的參數(shù)設置是否合適，檢查系統(tǒng)是全閉

環(huán)還是半閉環(huán)，檢查參考計數(shù)器設置是否適當?shù)取?/p>

回原點故障現(xiàn)象及診斷調整步驟如下

1.機床回原點后原點漂移檢查是否采用絕對脈沖編碼器，如果采用，診斷及調整步驟

見使用絕對脈沖編碼器的機床回原點時的原點漂移；若是采用增量脈沖編碼器的機床，應確

定系統(tǒng)是全閉環(huán)還是半閉環(huán)，若為全閉環(huán)系統(tǒng)，診斷調整步驟見全閉環(huán)系統(tǒng)中的原點偏移；

若為半閉環(huán)系統(tǒng)，用百分表或激光測量儀檢查機械相對位置是否漂移。若不漂移，只是位置

顯示有偏差，檢查是否為工件坐標系偏置無效。在機床回原點后，機床CRT位置顯示為一

非零值，該值取決于某些諸如工件坐標系偏置一類的參數(shù)設置。若機械相對位置偏移，確定

偏移量。若偏移量為一柵格，診斷方法見原點漂移一柵點的處理步驟。若漂移量為數(shù)個脈沖，

見原點漂移數(shù)個脈沖的診斷步驟。否則檢查脈沖數(shù)量和參考計數(shù)器的值是否匹配。如不匹配,

修正參考計數(shù)器的值使之匹配；如果匹配，則脈沖編碼器壞，需要更換。

2.使用絕對脈沖編碼器的機床回原點時的原點漂移

首先檢查并重新設置與機床回原點有關的檢測絕對位置的有關參數(shù)，重新再試??次回原

點操作，若原點仍漂移，檢查機械相對是否有變化。如無漂移，只是位置顯示有偏差，則檢

查工件坐標偏置是否有效；若機械位置偏移，則絕對脈沖編碼器故障。

3.全閉環(huán)系統(tǒng)中的原點漂移

先檢查半閉環(huán)系統(tǒng)回原點的漂移情況，如果正常，應檢查電機一轉標志信號是否由半閉

環(huán)系統(tǒng)提供，檢查有關參數(shù)設置及信號電纜聯(lián)接。如參數(shù)設置正常，則光柵尺等線性測量元

件不良或其接口電路故障。如參數(shù)設置不正確，則修正設置重試。

4.原點漂移一個柵點

先減小山參數(shù)設置的接近原點速度，重試回原點操作，若原點不漂移，則為減速撞塊太

短或安裝不良?？赏ㄟ^改變減速撞塊或減速開關的位置來解決，也可通過設置柵點偏移改變

電氣原點解決。當一個減速信號由硬件輸出后，到數(shù)字伺服軟件識別這個信號需要一定時間，

因此當減速撞塊離原點太近時軟件有時捕捉不到原點信號，導致原點漂移。如果減小接近

原點速度參數(shù)設置后，重試原點復歸，若原點仍漂移，可減小'快速進給速度或快速進給時

間常數(shù)的參數(shù)設置，重回原點。若時間常數(shù)設置太大或減速撞塊太短，在減速撞塊范圍內，

進給速度不能到達接近原點速度，當接近開關被釋放時，即使柵點信號出現(xiàn)，軟件在未檢測

進給速度到達接近速度時，回原點操作不會停止，因而原點發(fā)生漂移。若減小快進時間常數(shù)

或快速進給速度的設置，重新回原點，原點仍有偏移，應檢查參考計數(shù)器設置的值是否有效,

修正參數(shù)設置。

5.原點漂移數(shù)個脈沖

若只是在開機后第一次回原點時原點漂移，則為零標志信號受干擾失效。為防止噪聲干

擾，應確保電纜屏蔽線接地良好，安裝必要的火花抑制器，不要使檢測反饋元件的通信電纜

線與強電線纜靠得大近。若并非僅在開機首次回原點時原點變化，應修正參考計數(shù)器的設定

值。如果通過上述步驟檢查仍不能排除故障，應檢查編碼器電源電壓是否太低，編碼器是否

損壞，伺服電機與工作臺的聯(lián)軸器是否松動，系統(tǒng)主電路板是否正常，有關伺服軸電路板是

否正常及伺服放大器板是否正常等。

原點故障例：

1.臺灣DM4400M加工中心發(fā)生Z軸方向加工尺寸不穩(wěn)定，尺寸超差且無規(guī)律的故障,

也就是說，Z軸原點出現(xiàn)無規(guī)律的漂移，CRT及伺服放大器無任何報警顯示。該加工中心采

用三菱M3系統(tǒng)，半閉環(huán)控制方式，交流伺服電機與滾珠絲杠通過聯(lián)軸器直接聯(lián)接。根據(jù)故

障現(xiàn)象結合該機采用的控制方式、聯(lián)接方式進行分析，故障原因可能是聯(lián)軸器聯(lián)接螺釘松動，

導致聯(lián)軸器與滾珠絲杠或伺服電機軸間滑動。對Z軸聯(lián)軸器聯(lián)接進行檢查，發(fā)現(xiàn)聯(lián)軸器六

只緊定螺釘都出現(xiàn)松動。緊定螺釘后，故障排除。

2.臺灣DM4400M加工中心使用中出現(xiàn)換刀位置有的班次不對，有的班次正常的故障。

換刀位置發(fā)生變化時，被加工工件的Z向加工尺寸也相應變化，且與換刀位置的變化相對

應。無任何報警顯示。該加工中心采用三菱M3數(shù)控系統(tǒng)。開機回參考點采用下列方式：安

裝于伺服電機端部的位置編碼器每轉360。有一定數(shù)量的等距離的柵點，兩個柵點間的距離

叫柵點間隔。開機手動回參考點時，軸先以參數(shù)設定的回參點速度向參考點快速移動，當接

近參考點減速撞塊壓下回參考點減速行程開關時，軸以參數(shù)設立的較低的接近速度移動，當

接近參考點撞塊離開回參考點減速行段開關時，編碼器檢測到的第一個柵點的位置為參考點

復歸的位置。由于機械有其固有的機械原點，故要求電氣原點要和機械原點一致。機械原點

和電氣原點間的偏移叫參考點偏移，在G28sft參數(shù)中設定。當參考點減速開關離開接近參

考點減速撞塊時的位置，不在柵點間隔中心附近時:參考點有時會發(fā)生偏移，可以通過參數(shù)

grmask柵點屏蔽的設定防止參考點位置偏移。機床換刀點由機床的第二參考原點設定，而

第二參考原點是山機床第一參考原點確定的。由于機床所出現(xiàn)的故障有的班次有，有的班次

沒有，因此懷疑該機床開機手動回參考點時出現(xiàn)問題。經查，Z軸回參考點減速行程開關固

定板與立柱固定不牢，嚴重松動，導致原點漂移。

數(shù)控機床的維修實例

（中船重工集團國營三八八廠劉瑞明）

我廠于2000年購進沈陽數(shù)控機床廠CK3263數(shù)控車床。床身為斜床身，配II本

FANUCOT系統(tǒng)，轉塔選用的是意大利BARFFADITOE320（12工位）。使用過程中，

有時也出現(xiàn)一些故障，多半是外圍電路如接觸器、電磁閥、限位開關等。使用情況總的來

說比較好。

我廠數(shù)控設備較多，有加工中心、數(shù)控銃床、數(shù)控車床，選配有西門子的840D、

810D數(shù)控系統(tǒng)、大森數(shù)控系統(tǒng)等。我們在操作和維修上述數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控機床時，如查找

故障時，只是顯示I/O的“0”或”1”狀態(tài)，查看某些狀態(tài)需寫入或翻頁使用起來

不大方便。而FANUC數(shù)控系統(tǒng)操作方便，編程、對刀、查找故障較為實用。尤其是該系

統(tǒng)配備了PLC梯形圖的動態(tài)顯示功能，可迅速分析機床故障的原因和查找故障點。

另外FANUC數(shù)控系統(tǒng)還具有強大的診斷功能，可通過自我診斷機床參數(shù)DGN上

的信息，能很具體判斷所發(fā)生故障類型，從而采取相應的措施，及時修復機床。以下是筆

者應用FANUC數(shù)控系統(tǒng)功能在現(xiàn)場維修的實例。

故障現(xiàn)象iCRT顯示414#報警。報警信息為：

SERVOALARM:X--------AXIS

DETECTION

SYSTEMERROR

同時，伺服驅動單元的LED報警顯示碼為［8］點亮。

故障分析與處理通過查看FANUC0系統(tǒng)維修說明書可知:414#報警為“X軸的伺服

系統(tǒng)異常，當錯誤的信息輸出至DGN0720時，伺服系統(tǒng)報警”。根據(jù)報警顯示內容，用

機床自我診斷功能檢查機床參數(shù)DGN072上的信息，發(fā)現(xiàn)第4位為“1”，而正常情況下

該位應為“0”。現(xiàn)該位由“0”變?yōu)椤?”則為異常電流報警，同時伺服驅動單元LED報

警顯示碼為［8］點亮，也表示該伺服軸過電流報警。檢查伺服驅動器模塊，用萬用表測得電

源輸入端阻抗只有6Q,低于正常值，因而可判斷該軸伺服驅動單元模塊損壞。更換后正

常。

故障現(xiàn)象二轉塔刀架在換刀過程時出現(xiàn)2011#、2014#報警。

故障分析與處理查看電氣使用說明書可知：2011#報警表示轉塔有故障,2014#報警指

轉塔未卡緊。可能是由于精定位時接近開關未發(fā)出信號，電磁鐵不能鎖緊。利用FANUC

系統(tǒng)具有的PLC梯形圖動態(tài)顯示功能，發(fā)現(xiàn)精定位接近開關X0021.2未亮（沒有接

通）。拆下此開關并檢查，通斷正常。估計是接近開關與感應塊

的距離不當造成的。調整兩者的距離使它們保持適當?shù)木嚯x0.8mm,再查看X0021.2

信號通斷正常，轉塔刀架能正常使用。

數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)性能探究

摘要:數(shù)控機床一般由NC控制系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng)和反饋檢測系統(tǒng)3部分組成。數(shù)控

機床對位置系統(tǒng)要求的伺服性能包括：定位速度和輪廓切削進給速度；定位精度和輪廓切削

精度；精加工的表面粗糙度；在外界干擾下的穩(wěn)定性。這些要求主要取決于伺服系統(tǒng)的靜態(tài)、

動態(tài)特性。對閉環(huán)系統(tǒng)來說，

總希望系統(tǒng)有較高的動態(tài)精度，即當系統(tǒng)有一個較小的位置誤差時，機床移動部件會迅

速反應。下面就位置控制系統(tǒng)影響數(shù)控機床加工要求的幾個方面進行論述。

1加工精度

精度是機床必須保證的一項性能指標。位置伺服控制系統(tǒng)的位置精度在很大程度上決定

了數(shù)控機床的加工精度。因此位置精度是一個極為重要的指標。為了保證有足夠的位置精度,

一方面是正確選擇系統(tǒng)中開環(huán)放大倍數(shù)的大小，另一方面是對位置檢測元件提出精度的要

求。因為在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，對于檢測元件本身的誤差和被檢測量的偏差是很難區(qū)分出來的,

反饋檢測元件的精度對系統(tǒng)的精度常常起著決定性的作用?？梢哉f，數(shù)控機床的加工精度主

要由檢測系統(tǒng)的精度決定。位移檢測系統(tǒng)能夠測量的最小位移量稱做分辨率。分辨率不僅取

決于檢測元件本身，也取決于測量線路。在設計數(shù)控機床、尤其是高精度或大中型數(shù)控機床

時，必須精心選用檢測元件。所選擇的測量系統(tǒng)的分辨率或脈沖當量，一般要求比加工精度

高一個數(shù)量級。總之，高精度的控制系統(tǒng)必須有高精度的檢測元件作為保證。例如，數(shù)控機

床中常用的直線感應同步器的精度已可達±0.0001mm,即0.1µm,靈敏度為

0.05µm,重復精度0.2µm；而圓型感應同步器的精度可達0.5N,靈敏度0.05N,

重復精度0.1N,

2開環(huán)放大倍數(shù)

在典型的二階系統(tǒng)中，阻尼系數(shù)x=l/2（KT）-1/2,速度穩(wěn)態(tài)誤差e=1/K,其中

K為開環(huán)放大倍數(shù)，工程上多稱作開環(huán)增益。顯然，系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù)是影響伺服系統(tǒng)的

靜態(tài)、動態(tài)指標的重要參數(shù)之一。,般情況下，數(shù)控機床伺服機構的放大倍數(shù)取為20?30

（1/S）o通常把K<20范圍的伺服系統(tǒng)稱為低放大倍數(shù)或軟伺服系統(tǒng)，多用于點位控制。而

把K>20的系統(tǒng)稱為高放大倍數(shù)或硬伺服系統(tǒng)，應用于輪廓加工系統(tǒng)。假若為了不影響加工

零件的表面粗糙度和精度，希望階躍響應不產生振蕩，即要求是取值大一些，開環(huán)放大倍數(shù)

K就小一些；若從系統(tǒng)的快速性出發(fā)，希望x選擇小一些，即希望開環(huán)放大倍數(shù)?增加些，

同時K值的增大對系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度也能有所提高。因此，對K值的選取是必需綜合考慮的

問題。換句話說，并非系統(tǒng)的放大倍數(shù)愈高愈好。當輸入速度突變時，高放大倍數(shù)可能導致

輸出劇烈的變動，機械裝置要受到較大的沖擊，有的還可能引起系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。這是因

為在高階系統(tǒng)中系統(tǒng)穩(wěn)定性對K值有取值范圍的要求。低放大倍數(shù)系統(tǒng)也有一定的優(yōu)點，

例如系統(tǒng)調整比較容易，結構簡單，對擾動不敏感，加工的表面粗糙度好。

3提高可靠性

數(shù)控機床是一種高精度、高效率的自動化設備，如果發(fā)生故障其損失就更大，所以提高

數(shù)捽機床的可靠性就顯得尤為重要?？煽慷仁窃u價可靠性的主要定量指標之一，其定義為：

產品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內，完成規(guī)定功能的概率。對數(shù)控機床來說，它的規(guī)定條件是

指其環(huán)境條件、工作條件及工作方式等，例如溫度、濕度、振動、電源、干擾強度和操作規(guī)

程等。

這里的功能主要指數(shù)控機床的使用功能，例如數(shù)控機床的各種機能，伺服性能等。

平均故障（失效）間隔時間（MTBF）是指發(fā)生故障經修理或更換零件還能繼續(xù)工作的

可修復設備或系統(tǒng)，從一次故障到下一次故障的平均時間，數(shù)控機床常用它作為可靠性的定

量指標。由于數(shù)控裝置采用微機后，其可靠性大大提高，所以伺服系統(tǒng)的可靠性就相對突出。

它的故障主要來自伺服元件及機械傳動部分。通常液壓伺服系統(tǒng)的可靠性比電氣伺服系統(tǒng)

差，電磁閥、繼電器等電磁元件的可靠性較差，應盡量用無接觸點元件代替。

目前數(shù)控機床因受元件質量、工藝條件及費用等限制，其可靠性還不很高。為了使數(shù)控

機床能得到工廠的歡迎，必須進一步提高其可靠性，從而提高其使用價值。在設計伺服系統(tǒng)

時，必須按設計的技術要求和可靠性選擇元器件，并按嚴格的測試檢驗進行篩選，在機械互

鎖裝置等方面，必須給予密切注意，盡量減少因機械部件引起的故障。

4寬范圍調速

在數(shù)控機床的加工中，伺服系統(tǒng)為了同時滿足高速快移和單步點動，要求進給驅動具有

足夠寬的調速范圍。單步點動作為一種輔助工作方式常常在工作臺的調整中使用。伺服系統(tǒng)

在低速情況下實現(xiàn)平穩(wěn)進給，則要求速度必須大于“死區(qū)”范圍。所謂“死區(qū)”指的是由于

靜摩擦力的存在使系統(tǒng)在很小的輸入下，電機克服不了這摩擦力而不能轉動。此外，還由于

存在機械間隙，電機雖然轉動，但拖板并不移動，這些現(xiàn)象也可用“死區(qū)”來表達。設死區(qū)

范圍為a,則最低速度Vmin,應滿足Vmin'a,由于aWdK,d為脈沖當量（mm/脈沖）；K

為開環(huán)放大倍數(shù)，則

Vmin》dK

若取d=0.01mm/脈沖，K=30Xl/S,則最低速度

Vmin》a=30X0.01mm/min=18mm/min

伺服系統(tǒng)最高速度的選擇要考慮到機床的機械允許界限和實際加工要求,高速度固然能

提高生產率，但對驅動要求也就更高。此外，從系統(tǒng)控制角度看也有一個檢測與反饋的問題,

尤其是在計算機控制系統(tǒng)中，必須考慮軟件處理的時間是否足夠。由于fmax=fmax/d式中：

fmax為最高速度的脈沖頻率，kHz；vmax為最高進給速度，mm/min；d為脈沖當量，mm。

又設D為調速范圍，D=vmax/vmin,得fmax=Dvmin/d=DKd/d=DK由于頻率的倒數(shù)就是兩

個脈沖的間隔時間，對應于最高頻率fmax的倒數(shù)則為最小的間隔時間tmin,即tmin=l/DK?

顯然，系統(tǒng)必須在tmin內通過硬件或軟件完成位置檢測與控制的操作。對最高速度而言，

vmax的取值是受到tmin的約束。

一個較好的伺服系統(tǒng)，調速范圍D往往可達到800?1000。當今最先進的水平是在脈

沖當量d=lµm的條件卜，進給速度從。?240m/min范圍內連續(xù)可調。

5結論

上述幾方面對數(shù)捽機床位置伺服系統(tǒng)所要求的伺服性能進行了分析，并提出了系統(tǒng)穩(wěn)定

運行的可靠性指標，該研究結果可用于伺服數(shù)控系統(tǒng)的設計，也可用于現(xiàn)有數(shù)控機床的改造

以提高其工作精度。淺談數(shù)控系統(tǒng)故障診斷一般的方法數(shù)控機床具有機、電、液集于■身，

技術密集和知識密集的特點，有較高自動化水平和生產效率。

現(xiàn)今，數(shù)控設備的廣泛運用是工業(yè)企業(yè)提高設備技術水平有效手段，也是發(fā)展的必由之

路。而數(shù)控設備的數(shù)控系統(tǒng)是其核心所在，它的可靠運行，直接關系到整個設備運行正常與

否。也就是說，當數(shù)控系統(tǒng)故障發(fā)生后，如何迅速診斷的故障出處并解決問題使其恢復正常,

是提高數(shù)控設備使用率的迫切需要。但是，我國現(xiàn)有數(shù)控機床上的數(shù)控系統(tǒng)品種極其繁多，

既有國產的各檔數(shù)控系統(tǒng)，也有來自世界各國的系統(tǒng)。就作者所在企業(yè)而言，各式數(shù)控機床

上使用到的系統(tǒng)就有好幾種，如FANUCO-TC,O-TD系統(tǒng)，西門子810,820,880系統(tǒng)，

三菱系統(tǒng)，廣州數(shù)控等等。各型系統(tǒng)復雜程度參差不齊，功能各異，結構樣式也不謀多樣。

在維修過程中，對于這樣復雜，綜合的系統(tǒng)，故障的診斷是否遵循一定的規(guī)律和方法了，如

何在諸多故障現(xiàn)象當中，捕捉到癥結所在。作者經過幾年來的探求和工作實踐，總結出幾點

方法，主要以接觸最多的，較典型的FANUC系統(tǒng)為背景介紹如下，希望能從方法論的層面

上，剖析上述問題：

1.直觀法

就是利用人的感官注意發(fā)生故障時（或故障發(fā)生后）的各種外部現(xiàn)象并判斷故障的可能

部位。這是處理數(shù)控系統(tǒng)故障首要的切入點，往往也是最直接，最行之有效的方法，對于一

般情況下“簡單”故障通過這種直接觀察，就能解決問題。在故障的現(xiàn)場，通過觀察故障時

（或故障發(fā)生后）是否有異響，火花亮光發(fā)生，它們來自何方，何處出現(xiàn)焦糊味，何處發(fā)

熱異常，何處有異常震動等等，就能判斷故障的主要部分，然后，進一步觀察可能發(fā)生故障

的每塊電路板，或是各種電控元件（繼電器，熱繼電器，斷路器等）的表面狀況，例如是否

有燒焦、煙熏黑處或元件、連線斷裂處，從而進一步縮小檢查范圍。再者，檢查系統(tǒng)各種連

接電纜有否松脫，斷開、接觸不良也是處理數(shù)控系統(tǒng)故障時首先需要想到的。這是一種最基

本、最簡單、最常用的方法。該方法既適用于有故障報警顯示的較為先進系統(tǒng)，也適用于無

故障報警顯示的早期的系統(tǒng)。使用該方法，對于處理一些電氣短路，斷路，過載等是最常用

的。使用這一方法雖然簡單，但卻要求維修人員要有一定經驗。在檢修過程中，養(yǎng)成細致嚴

謹工作態(tài)度，善于發(fā)現(xiàn)問題，解決問題。往往是?絲異常，便是癥結所在。

2.利用數(shù)控系統(tǒng)的硬件報警功能

為了提高系統(tǒng)的可維護性，在現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)中設置有眾多的硬件報警指示裝置，如在

NC主板上，各軸控制板上，電源單元，主軸伺服驅動模塊，各軸伺服驅動單元等部件上均

有發(fā)光二極管或多段數(shù)碼管，通過指示燈的亮與滅，數(shù)碼管的顯示狀態(tài)（如數(shù)字編號、符號

等）來為維修人員指示故障所在位置及其類型。因此，在處理數(shù)控系統(tǒng)故障過程中，

如果直觀法不能奏效的，即從外觀上，很難判斷問題所在，或是CRT屏幕不能點亮（電源

模塊有故障）的時候，我們可以借助審視上述各報警裝置，觀察有無報警指示，然后根據(jù)指

示查閱隨機說明書，依照指示來處理故障。

這一方法,對于通用型的各類數(shù)控系統(tǒng)，例如FANUC,三菱,西門子系統(tǒng)，

因其系統(tǒng)設計較為完善，已充分考慮到系統(tǒng)中最常見可能故障形式,內置較多硬件報警裝

置，所以尤為見效。但這一方法，是以手頭有詳盡報警說明為前提的。

3.充分利用數(shù)控系統(tǒng)的軟件報警功能

現(xiàn)今，CNC系統(tǒng)都具有自診斷功能。在系統(tǒng)工作期間，能定時用自診斷程序對系統(tǒng)進

行快速診斷。一旦檢測到故障，立即將故障以報警的方式顯示在CRT上或點亮面板上報警

指示燈。而且這種自診斷功能還能將故障分類報警。

如①誤操作報警②有關伺服系統(tǒng)報警；③設定錯誤報警④各種行程開關報警等等，維修

時，可根據(jù)報警內容提示來查找問題的癥結所在。但這一方法，同樣是以手頭有詳盡報警說

明為前提的。

4.利用狀態(tài)顯示的診斷功能

現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)不但能將故障診斷信息顯示出來，即方法3所述，而且能以診斷地址和診

斷數(shù)據(jù)的形式提供診斷的各種狀態(tài)，就FANUC系統(tǒng)為例，系統(tǒng)提供指示系統(tǒng)與機床之間接

口I/O信號狀態(tài)，或PC與CNC裝置之間，PC與機床之間接口的I/O信號狀態(tài)的“D”

（diagnosisparameter）參數(shù)，也就是說，可以利用CRT畫面的狀態(tài)顯示（通常是二進制字

節(jié)“0”和“1”指示），來檢查數(shù)控系統(tǒng)是否將信號輸入到機床；或是機床側各種主令開關，

行程開關等通斷觸發(fā)的開關信號是否按要求正確輸入到數(shù)捽系統(tǒng)中。

總之，通過列出上述狀態(tài)情況，可將故障區(qū)分出是在機床一側還是數(shù)控系統(tǒng)一側，從而

可將故障鎖定在某一元件上，得而解決問題。這一切都得益于系統(tǒng)提供完善的狀態(tài)顯示功能，

為故障診斷打開了一扇明了“窗口”，運用這一方法，對于診斷動作復雜機構故障如換刀機

構起到極大作用。也是診斷故障基本方法之一。但使用的前提是系統(tǒng)提供狀態(tài)顯示功能。

5.發(fā)生故障時，應及時核對數(shù)控系統(tǒng)參數(shù)

系統(tǒng)參數(shù)變化會直接影響到機床的性能，甚至使機床發(fā)生故障，整機不能正常工作。在

設計和制造數(shù)控系統(tǒng)時，雖已考慮到系統(tǒng)的可靠性問題，但不可能排除外界的?切干擾，

而這些干擾有可能引起存儲器內個別參數(shù)的變化。同時，人為誤操作使得系統(tǒng)參數(shù)變更也是

可能的，作者在工作中，就碰到過，因誤操作使得系統(tǒng)出現(xiàn)動作異常。所以，在診斷故障過

程，如果嘗試上述幾項方法后，問題仍不能解決的話，我們可以核對系統(tǒng)參數(shù)，看是否是參

數(shù)變更導致的，這類故障便是我們的“軟”故障。以上幾種方法，各有特點，及使用范圍。

對于較為復雜的故障，需要將幾種方法同時綜合運用，才能產生較好的效果，正確判斷出故

障起因和故障的具體部位。

數(shù)控機床的故障分析

目前，數(shù)控機床的應用越來越廣泛，其加工柔性好，精度高，生產效率高，具有很多的

優(yōu)點。但由于技術越來越先進、復雜，對維修人員的素質要求很高，要求他們具有較深的專

業(yè)知識和豐富的維修經驗，在數(shù)控機床出現(xiàn)故障才能及時排除。我公司有幾十臺數(shù)控設備，

數(shù)控系統(tǒng)有多種類型，幾年來這些設備出現(xiàn)?些故障，通過對這些故障的分析和處理，我們

取得了一定的經驗。下面結合一些典型的實例，對數(shù)控機床的故障進行系統(tǒng)分析，以供參考。

一、NC系統(tǒng)故障

1.硬件故障

有時由于NC系統(tǒng)出現(xiàn)硬件的損壞，使機床停機。對于這類故障的診斷，首先必須了解

該數(shù)控系統(tǒng)的工作原理及各線路板的功能，然后根據(jù)故障現(xiàn)象進行分析，在有條件的情況下

利用交換法準確定位故障點。

例一、--臺采用德國西門子SINUMERIKSYSTEM3的數(shù)控機床，其PLC采用S5—130W

/B,一次發(fā)生故障，通過NC系統(tǒng)PC功能輸入的R參數(shù)，在加工中不起作用，不能更改

加工程序中R參數(shù)的數(shù)值。通過對NC系統(tǒng)工作原理及故障現(xiàn)象的分析，我們認為PLC的

主板有問題，與另一臺機床的主板對換后，進一步確定為PLC主板的問題。經專業(yè)廠家維

修，故障被排除。

例二、另一臺機床也是采用SINUMERIKSYSTEM3數(shù)控系統(tǒng)，其加工程序程序號輸入

不進去，自動加工無法進行。經確認為NC系統(tǒng)存儲器板出現(xiàn)問題，維修后，故障消除。

例三、一臺采用德國HEIDENHAIN公司TNC155的數(shù)控銃床，一次發(fā)生故障，工作時

系統(tǒng)經常死機，停電時經常丟失機床參數(shù)和程序。經檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)主板彎曲變形，經校

直固定后，系統(tǒng)恢復正常，再也沒有出現(xiàn)類似故障。

2.軟故障

數(shù)控機床有些故障是由于NC系統(tǒng)機床參數(shù)引起的，有時因設置不當，有時因意外使參

數(shù)發(fā)生變化或混亂，這類故障只要調整好參數(shù)，就會自然消失。還有些故障由于偶然原因使

NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)，這類故障有時必須采取強行啟動的方法恢復系統(tǒng)的使用。

例一、一臺采用日本發(fā)那科公司FANUC-OT系統(tǒng)的數(shù)控車床，每次開機都發(fā)生死機現(xiàn)

象，任何正常操作都不起作用。后采取強制復位的方法，將系統(tǒng)內存全部清除后，系統(tǒng)恢復

正常，重新輸入機床參數(shù)后，機床正常使用。這個故障就是由于機床參數(shù)混亂造成的。

例二、-臺專用數(shù)控銃床，NC系統(tǒng)采用西門子的SINUMERIKSYSTEM3,在批量加

工中NC系統(tǒng)顯示2號報警“L1MITTCH”，這種故障是因為Y軸行程超出軟件設定的極限

值，檢查程序數(shù)值并無變化，經仔細觀察故障現(xiàn)象，當出現(xiàn)故障時;CRT上顯示的Y軸坐

標確定達到軟件極限，仔細研究發(fā)現(xiàn)是補償值輸入變大引起的，適當調整軟件限位設置后，

故障被排除。這個故障就是軟件限位設置不當造成的。

例三、一臺采用西門子SINUMERIK810的數(shù)控機床，一次出現(xiàn)問題，每次開機系統(tǒng)都

進入AUTOMATIC狀態(tài)，不能進行任何操作，系統(tǒng)出現(xiàn)死機狀態(tài)。經強制啟動后，系統(tǒng)恢

復正常工作。這個故障就是因操作人員操作失誤或其它原因使NC系統(tǒng)處于死循環(huán)狀態(tài)。

3.因其它原因引起的NC系統(tǒng)故障有時因供電電源出現(xiàn)問題或緩沖電池失效也會引起

系統(tǒng)故障。例一、臺采用德國西門子SINUMERIKSYSTEM3的數(shù)控機床，一次出現(xiàn)故

障，NC系統(tǒng)加上電后，CRT不顯不，

檢查發(fā)現(xiàn)NC系統(tǒng)上“COUPLINGMODULE"板上左邊的發(fā)光二極管閃亮，指示故障。

對PLC進行熱啟動后，系統(tǒng)正常工作。但過幾天后，這個故障又出現(xiàn)了，經對發(fā)光二極管

閃動頻率的分析，確定為電池故障，更換電池后，故障消除。

例二、一臺采用西門子SINUMERIK810的數(shù)控機床，有時在自動加工過程中，系統(tǒng)突

然掉電，測量其24V直流供電電源，發(fā)現(xiàn)只有22V左右，電網電壓向下波動時，引起這個

電壓降低，導致NC系統(tǒng)采取保護措施，自動斷電。經確認為整流變壓器匝間短路，造成容

量不夠。更換新的整流變壓器后，故障排除。

例三、另一臺也是采用西門子SINUMIK810的數(shù)控機床，出現(xiàn)這樣的故障，當系統(tǒng)加

上電源后，系統(tǒng)開始自檢，當自檢完畢進入基本畫面時，系統(tǒng)掉電。經分析和檢查，發(fā)現(xiàn)X

軸抱閘線圈對地短路。系統(tǒng)自檢后，伺服條件準備好，抱閘通電釋放。抱閘線圈采用24V

電源供電，由于線圈對地短路，致使24V電壓瞬間下降，NC系統(tǒng)采取保護措施自動斷電。

二、伺服系統(tǒng)的故障

由于數(shù)控系統(tǒng)的控制核心是對機床的進給部分進行數(shù)字控制，而進給是由伺服單元控制

伺服電機，帶動滾珠絲杠來實現(xiàn)的，由旋轉編碼器做位置反饋元件，形成半閉環(huán)的位置控制

系統(tǒng)。所以伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床上起的作用相當重要。伺服系統(tǒng)的故障一般都是由伺服控制

單元、伺服電機、測速電機、編碼器等出現(xiàn)問題引起的。下面介紹幾例：

例一、伺服電機損壞

一臺采用SINUMERIK810/T的數(shù)控車床，一次刀塔出現(xiàn)故障，轉動不到位，刀塔轉

動時，出現(xiàn)6016號報警"SLIDEPOWERPACKNOOPERATION”，根據(jù)工作原理和故障現(xiàn)

象進行分析，刀塔轉動是由伺服電機驅動的，電機?啟動，伺服單元就產生過載報警，切斷

伺服電源，并反饋給NC系統(tǒng)，顯示6016報警。檢查機械部分，更換伺服單元都沒有解決

問題。更換伺服電機后，故障被排除。

例二、一臺采用直流伺服系統(tǒng)的美國數(shù)控磨床，E軸運動時產生“EAXIS

EXECESSFOLLOWINGERROR”報警，觀察故障發(fā)生過程，在啟動E軸0寸，E軸開始運動，

CRT上顯示的E軸數(shù)值變化，當數(shù)值變到14時，突然跳變到471,為此我們認為反饋部分

存在問題，更換位置反饋板，故障消除。

例三、另一臺數(shù)控磨床，E軸修整器失控，E軸能回參考點，但自動修整或半自動時，

運動速度極快，直到撞到極限開關。觀察發(fā)生故障的過程，發(fā)現(xiàn)撞極限開關時，其顯示的坐

標值遠小于實際值，肯定是位置反饋的問題。但更換反饋板和編碼器都未能解決問題。后仔

細研究發(fā)現(xiàn)，E軸修整器是由Z軸帶動運動的，一般回參考點時，E軸都在Z軸的一側，而

修整時，E軸修整器被Z軸帶到中間。為此我們做了這樣的試驗，將E軸修整器移到Z軸

中間，然后回參考點，這時回參點也出現(xiàn)失控現(xiàn)象；為此我們斷定可能由于E軸修整器經

常往復運動，導致E軸反饋電纜折斷，而接觸不良。校線證實了我們的判斷，找到斷點，

焊接并采取防折措施，使機床恢復工作。

三、外部故障

山于現(xiàn)代的數(shù)控系統(tǒng)可靠性越來越高，故障率越來越低，很少發(fā)生故障。大部分故障都

是非系統(tǒng)故障，是由外部原因引起的。

1.現(xiàn)代的數(shù)控設備都是機電一體化的產品，結構比較復雜，保護措施完善，自動化程

度非常高。有些故障并不是硬件損壞引起的，而是由于操作、調整、處理不當引起的。這類

故障在設備使用初期發(fā)生的頻率較高，這時操作人員和維護人員對設備都不特別熟悉。

例一、一臺數(shù)控銃床，在剛投入使用的時候，旋轉工作臺經常出現(xiàn)不旋轉的問題，經過

對機床工作原理和加工過程進行分析，發(fā)現(xiàn)這個問題與分度裝置有關，只有分度裝置在起始

位置時，工作臺才能旋轉。

例二、另一臺數(shù)控銃床發(fā)生打刀事故，按急停按鈕后，換上新刀，但工作臺不旋轉，通

過PLC梯圖分析，發(fā)現(xiàn)其換刀過程不正確，計算機認為換刀過程沒有結束，不能進行其它

操作，按正確程序重新?lián)Q刀后，機床恢復正常。

例三、有幾臺數(shù)控機床，在剛投入使用的時候，有時出現(xiàn)意外情況，操作人員按急停按

鈕后，將系統(tǒng)斷電重新啟動，這時機床不回參考點，必須經過一番調整，有時得手工將軸盤

到非干涉區(qū)。后來吸取教訓，按急停按鈕后，將操作方式變?yōu)槭謩?，松開急停按鈕，把機床

恢復到正常位置，這時再操作或斷電，就不會出現(xiàn)問題。

2.由外部硬件損壞引起的故障

這類故障是數(shù)控機床常見故障，一般都是由于檢測開關、液壓系統(tǒng)、氣動系統(tǒng)、電氣執(zhí)

行元件、機械裝置等出現(xiàn)問題引起的。有些故障可產生報警，通過報答信息，可查找故障原

因。

例一、一臺數(shù)控磨床，數(shù)控系統(tǒng)采用西門子SINUMERIKSYSTEM3,

出現(xiàn)故障報警F31"SPINDLECOOLANTCIRCUIT"，指示主軸冷卻系統(tǒng)有問題，而檢

查冷卻系統(tǒng)并無問題，查閱PLC梯圖，這個故障是由流量檢測開關B9.6檢測出來的，檢查

這個開關，發(fā)現(xiàn)開關已損壞，更換新的開關，故障消失。

例二、一臺采用西門子SINUMER1K810的數(shù)控淬火機床，一次出現(xiàn)6014“FAULT

LEVELHARDENINGLIQUID”機床不能工作。報警信息指示，淬火液面不夠，檢查液

血己遠遠超出最低水平，檢測液位開關，發(fā)現(xiàn)是液位開關出現(xiàn)問題，更換新的開關，故障消

除。有些故障雖有報警信息，但并不能反映故障的根本原因。這時要根據(jù)報警信息、故障

現(xiàn)象來分析。

例三、一臺數(shù)控磨床，E軸在回參考點時，E軸旋轉但沒有找到參考點，而一直運動，

直到壓到極限開關，NC系統(tǒng)顯示報警"EAXISATMAX.TRAVEL”。根據(jù)故障現(xiàn)象分析，

可能是零點開關有問題，經確認為無觸點零點開關損壞，更換新的開關，故障消除。

例四、一臺專用的數(shù)控銃床，在零件批量加工過程中發(fā)生故障，每次都發(fā)生在零件已加

工完畢，Z軸后移還沒到位，這時出現(xiàn)故障，加工程序中斷，主軸停轉，并顯示F97號報警

“SPINDLESPEEDNOTOKSTATION

2"，指示主軸有問題，檢查主軸系統(tǒng)并無問題，其它問題也可導致主軸停轉，于是我們

用機外編程器監(jiān)視PLC梯圖的運行狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)刀具液壓卡緊壓力檢測開關F21.1,在出現(xiàn)

故障時，瞬間斷開，它的斷開表示銃刀卡緊力不夠，為安全起見，PLC使主軸停轉。經檢

查發(fā)現(xiàn)液壓壓力不穩(wěn)，調整液壓系統(tǒng)，使之穩(wěn)定，故障被排除。還有些故障不產生故障報

警，只是動作不能完成，這時就要根據(jù)維修經驗，機床的工作原理，PLC的運行狀態(tài)來判

斷故障。

例五、?臺數(shù)控機床一次出現(xiàn)故障，負載門關不上，自動加工不能進行，而且無故障顯

示。這個負載門是山氣缸來完成開關的，關閉負載門是PLC輸出Q2.0控制電磁閥Y2.0來

實現(xiàn)的。用NC系統(tǒng)的PC功能檢查PLCQ2.0的狀態(tài)，其狀態(tài)為1,但電磁閥卻沒有得電。

原來PLC輸出Q2.0通過中間繼電器控制電磁閥Y2.0,中間繼電器損壞引起這個故障，更換

新的繼電器，故障被排除。

例六、一臺數(shù)控機床，工作臺不旋轉，NC系統(tǒng)沒有顯示故障報警。根據(jù)工作臺的動作

原理，工作臺旋轉第一步應將工作臺氣動浮起，利用機外編程器，跟蹤PLC梯圖的動態(tài)變

化，發(fā)現(xiàn)PLC這個信號并未發(fā)出，根據(jù)這個線索繼續(xù)查看，最后發(fā)現(xiàn)反映二、三工位分度

頭起始位置檢測開關19.7、110.6動作不同步，導致了工作臺不旋轉。進一步確認為三工位

分度頭產生機械錯位，調整機械裝置，使其與二工位同步，這樣使故障消除。發(fā)現(xiàn)問題是

解決問題的第一步，而且是最重要的-一步。特別是對數(shù)控機床的外部故障，有時診斷過程比

較復雜，一旦發(fā)現(xiàn)問題所在，解決起來比較輕松。對外部故障的診斷，我們總結出兩點經驗,

首先應熟練掌握機床的工作原理和動作順序。其次要熟練運用廠方提供的PLC梯圖，利用

NC系統(tǒng)的狀態(tài)顯示功能或用機外編程器監(jiān)測PLC的運行狀態(tài)，根據(jù)梯圖的鏈鎖關系，確定

故障點，只要做到以上兩點，一般數(shù)控機床的外部故障，都會被及時排除。

淺談FANUC系統(tǒng)的使用心得

(漢川機床有限責任公司何宏欣)

1系統(tǒng)具有很高的可靠性

數(shù)控機床已經成為現(xiàn)代化生產線上必不可少的加工設備，因此它必須能夠長期無故障地

連續(xù)運行在惡劣的環(huán)境中。為了能夠達到這一要求，作為數(shù)控機床的控制核心一數(shù)捽系統(tǒng)

必須具有很高的可靠性。FANUC系統(tǒng)正是以產品的可靠性作為研發(fā)的重點之一。

(1)系統(tǒng)在設計中大量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝，各個控制板高度集成，

使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUCOi系統(tǒng)更進一步提高了集成度，在

繼承0系統(tǒng)的基礎上，還集成了FROM和SRAM模塊、PMC模塊、存儲器和伺服模

塊，從而將體積變得更小，可靠性更高。

(2)采用機器人焊板，減少了人為參與，實現(xiàn)了全自動的制造，避免了由于人為不慎

所造成的失誤，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

（3）具有很強的抵抗惡劣環(huán)境影響的能力。其工作環(huán)境溫度為0—45℃,相對濕度為

75%（短時間內可達到95%）,抗振動能力為0.5g,電網波動為-15%~10%.

（4）有較完善的保護措施。和其他數(shù)控系統(tǒng)相比，F(xiàn)ANUC對自身的系統(tǒng)采用比較好的

保護電路，例如：筆者曾多次遇到由于電網缺相致使主軸變頻器燒壞，而FANUC系統(tǒng)

的顯示器只在缺相時變黑，待電壓正常后系統(tǒng)仍能正常工作。另外，我們在調試過程中經

常是反復斷電、上電，中間不需要間隔很長時間，絲毫不影響系統(tǒng)的正常工作。

2功能全，適用范圍廣

FANUC系統(tǒng)在設計中始終以滿足用戶要求為其設計核心、具有較全的功能，適用于

各種機底和生產機械。

（l）FANUC系統(tǒng)所配置的系統(tǒng)軟件具有比較齊全的功能和選項功能。對于一般的機床來

說，基本功能完全

能滿足使用要求，這樣的配置功能較齊全，價格亦比較合理。對于某種特殊要求的機床需

增加相應的功能，這些功能只需要將相應的功能參數(shù)打開或加相應板卡（由于各個板卡

為可拆換的集成板卡，拆裝非常方便）即可使用，既方便，又可靠，同時又節(jié)省財力和

物力。

（2）提供大量豐富的PMC信號和PMC功能指令。這些豐富的信號和編程指令便于用

戶編制機床的PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。例如：在編制刀庫程序時，既

可用用戶宏程序的信號來完成，又可用程序段的選擇跳轉信號來完成。不同的編程思路產

生同一個控制結果，真正實現(xiàn)了個性化的控制。

（3）具有很強的DNC功能，系統(tǒng)提供串行RS232C傳輸接口，使PC和機床之間

的數(shù)據(jù)傳輸能夠可靠完成，從而實現(xiàn)高速度的DNC操作。同時FANUC-0i系統(tǒng)又增加

“多段程序預讀控制功能"和"HRV（高響應矢量）"控制，又具有"HSSB（高速串行總

線）控制功能",使執(zhí)行程序的速度和精度大大提高。FANUC-Oi系統(tǒng)還提供參數(shù)7001#0,

將其設為1后（手動介入返回功能有效）,在大型模具加工過程中，由于刀具發(fā)生磨損

需要換新刀時，使進給暫停后，可以用手動將機床移到安全高度（不能按RESET鍵）,

換上新刀具再循環(huán)啟動即可繼續(xù)加工，實現(xiàn)了高精度加工。能很好地滿足現(xiàn)代模具的加工

要求。

（4）提供豐富的維修報警和診斷功能。FANUC維修手冊為用戶提供了大量的報警信

息，并且以不同的類別進行分類，每一條維修信息和診斷狀態(tài)相當于醫(yī)生的處方一樣，

便于用戶對故障進行維修?，F(xiàn)舉兩例加以說明。

例l:408#（FANUC0系統(tǒng)）報警：為主軸串行鏈啟動不良。其原因為當串行主軸系統(tǒng)

中的電源接通，而主軸放大器沒有準備好不能正確啟動時，會產生該報警。處理方法：①

光纜連接不合適，或主軸放大器的電源斷開。②當NC電源在除SU-01或AL-24（顯示

在主軸放大器的IED上）以外的其他報警條件下接通時。在這種情況下，將主軸放大器電

源斷開一次，再重新啟動。③應該檢查光纜的插頭是否松動或連接不正確。④其他原因

（硬件配置不恰當）。

例2:手動不能運行時（FANUCOi系統(tǒng)）。處理方法：首先確認方式選擇的狀態(tài)顯

示，即在顯示器的下面是否出現(xiàn)JOG,如果沒有出現(xiàn)則是方式的選擇信號不正確，再用

PMC的診斷功能（PMCDGN）確認方式狀態(tài)是否正確（G45.2、G45.3是否為"1"）,如

不正確，修改PMC程序，再檢查手動方式信號是否有效,如果無效，請用PMC的診

斷功能檢查相應的信號狀態(tài)是否為"l"（G100.0~3和G102.0-3中是否有"1"）,如不為

"1",修改PMC程序。如正確,則用CNC的000~015號診斷功能來確認,查看000-015

的各項目右邊為1的項目。例如005（INTERLOCK/STARTLOCK）為"1",說明輸入了

互鎖/啟動鎖住信號，用戶便可根據(jù)自己使用的互鎖信號進行正確編程和正確設定參數(shù)

NO3OO3#3#2#O。

3優(yōu)質可靠的技術服務

北京FANUC機電有限公司擁有非常完善的技術服務體系，時刻為系統(tǒng)的用戶提供

強大的技術支持。系統(tǒng)用戶可以通過電話、傳真與FANUC公司技術部進行技術交流。

由于功能參數(shù)是FANUC公司機密內容，不便將全部功能參數(shù)進行剖析，本文只能對部

分參數(shù)進行剖析，請見諒

900#

0#鉆孔固定循環(huán)

1#可編程數(shù)據(jù)輸入(G10)

3#一個手搖脈沖發(fā)生器控制。

901#

1#程序紙帶長度12OM

2#程序紙帶長度8OM

3#程序紙帶長度4OM

902#

5#螺距誤差補償功能

6#宏程序A。

903

7#后臺編輯

904

2#中文顯示。

906

3#刀具偏置數(shù)32個。

907#.

2#三軸聯(lián)動。

4#運行時間和零件數(shù)顯示

6#刀具半徑補償C

7#刀具補償B

908#

3#手動倍率

909#

O#圖形顯示

909#

1#圖形顯示對話輸入

910#

0#程序再啟動

6#自動角部倍率(G62)

911#

0#單方向定位(G60)

2#剛性攻牙——需要主軸上有位置檢測器。(對于主軸放大器為***H5O1以后版本，軟件為

9DO1系列及以后，可直接利用主軸電機內速度檢測器［脈沖編碼器］即可實現(xiàn)剛性攻牙功

能。)

3#時鐘功能

912#

1#縮放功能比例縮放(G50,G51)

2#座標旋轉(G68,G69)

4#刀具壽命管理

913#

1#極座標指令

7#用戶宏程序B

914#

4#M74接口使用

7#第四軸控制——需要在主板上有第四軸控制IC。

915#

3#14”彩色顯示器

5#動態(tài)圖形顯示功能

921#

0#主軸定向。

數(shù)控機床中幾種無報警故障的修理(上、中、下)［分享］

數(shù)控機床的控制系統(tǒng)中都有故障自診斷功能，一般情況下發(fā)生故障時都有報警信息出現(xiàn)，

根據(jù)機床所使用的控制系統(tǒng)不同，提供的報警內容多少不一，但按說明書中的故障處理方法

檢查，大多數(shù)的故障都能找到解決方法。機床在實際使用中也有些故障既無報警，現(xiàn)象也不

是很明顯，對這種情況，處理起來就不像有據(jù)可查的那樣簡單了。另外有些設備出現(xiàn)故障后，

不但無報警信息，而且缺乏有關維修所需的資料?，有些機床在使用中出現(xiàn)故障后如果稍不注

意，還會造成工件批量報廢，所以處理時更難。對這種故障處理，當修理人員缺乏?定的工

作經驗時，處理時常會作出錯誤的判斷，造成不必要的經濟損失或延長修理時間。另外有時

由于故障出現(xiàn)的頻率不高，請?zhí)丶s維修服務部處理時也會遇到很大的麻煩，對這類故障我們

認為：必須根據(jù)具體情況，仔細檢查，從現(xiàn)象的微小之處進行分析，找出它的真正原因。要

查清這類故障的原因首先必須從縱橫交錯的各種表面現(xiàn)象中找出它的真實現(xiàn)象(這個“現(xiàn)象”

是故障的真實情況)，再從確認的故障現(xiàn)象中找出發(fā)生的原因。全面地分析一個故障現(xiàn)象是

決定判斷是否正確的重要因素。

在查找故障原因前，首先必須了解以下情況：

①故障是在正常工作中出現(xiàn)還是剛開機就出現(xiàn)的。

②出現(xiàn)的次數(shù)，是第一次還是已多次發(fā)生。

③確認機床的加工程序不會有錯。

④其他人員有否對該機床進行了修理或調整。⑤請修時的故障現(xiàn)象與現(xiàn)場的情況是

否有差別。以下是我們在維修中遇到的一些無報警故障的處理分析方法。

數(shù)控機床中幾種無報警故障的修理

故障一中捷THY5640立式加工中心，在工作中發(fā)現(xiàn)主軸轉速在500r/min以下時主軸

及變速箱等處有異常聲音觀察電機的功率表發(fā)現(xiàn)電機的輸出功率不穩(wěn)定，指針擺動很大。但

使用1201r/min以上時異常聲音又消失。開機后，在無旋轉指令情況下，電機的功率表會自

行擺動，同時電機漂移自行轉動，正常運轉后制動時間過長，機床無報警。根據(jù)查看到的

現(xiàn)象，引起該故障的原因可能有主軸控制器失控，機械變速器或電機上的原因也不能排除。

由于拆卸機械部分檢查的工作量較大，因此先對電氣部分的主軸控制器進行檢查，控制器為

西門子6SC-6502。首先檢查控制器中預設的參數(shù)，再檢查控制板，都無異常，經查看電路

板較臟，按要求對電路板進行清洗，但裝上后開機故障照舊。因此控制器內的故障原因暫時

可排除。為確定故障在電機還是在機械傳動部分，必須將電機和機械脫離，脫離后開機試車

發(fā)現(xiàn)給電機轉速指令接近450r/min時開始出現(xiàn)不間斷的異常聲音，但給1201r/min指令時異

常聲音又消失。為此我們對主軸部分進行了分析，原來低速時給定的450r/min指令和高速

時的4500r/min指令對電機是一樣在最高轉速，只是低速時通過齒輪進行了減速，所以故障

在電機部分基本上可以確定。經分析，異常聲音可能是軸承不良引起。將電機拆卸進行檢查,

發(fā)現(xiàn)軸承確已壞，在高速時軸承被卡造成負載增大使功率表擺動不定，出現(xiàn)偏轉。而在停止

后電機漂移和制動過慢，經檢查是編碼器的光盤劃破，更換軸承和編碼器后所有故障全部排

除。該故障主要是主軸旋轉時有異常聲音，因此在排除時應查清聲源，再進行檢查。有異常

聲音常見為機械上相擦，卡阻和軸承損壞。

故障二加工中心主軸定向不準或錯位。加工中心主軸的定向通常采用三種方式，磁

傳感器，編碼器和機械定向。使用磁傳感器和編碼器時，除了通過調整元件的位置外，還可

通過對機床參數(shù)調整。發(fā)生定向錯誤時大都無報警，只能在換刀過程中發(fā)生中斷時才會被發(fā)

現(xiàn)。有?次在一臺改裝過的加工中心上出現(xiàn)了定向不準的故障，開始時機床在工作中經常出

現(xiàn)中斷，但出現(xiàn)的次數(shù)不很多，重新開機又能工作，故障反復出現(xiàn)。經在故障出現(xiàn)后對機床

進行了仔細觀察，才發(fā)現(xiàn)故障的真正原因是主軸在定向后發(fā)生位置偏移，奇怪的是主軸在定

向后如用手碰-嚇（和工作中在換刀時當?shù)毒卟迦胫鬏S時的情況相近）主軸會產生向相反方

向漂移，檢查電氣部分無任何報警，機械部分又很簡單。該機床的定向使用編碼器，所以從

故障的現(xiàn)象和可能發(fā)生的部位來看，電氣部分的可能性比較小，機械上最主要的是聯(lián)接。所

以決定檢查機械聯(lián)接部分，在檢查到編碼器的聯(lián)接時發(fā)現(xiàn)編碼器上聯(lián)接套的緊定螺釘松動，

使聯(lián)接套后退造成與主軸的聯(lián)接部分間隙過大使旋轉不同步。將緊定螺釘按要求固定好后故

障消除。發(fā)生主軸定向方面的故障應根據(jù)機床的具體結構進行分析處理，先檢查電氣部分,

如確認正常后再考慮機械部分。

數(shù)控機床中幾種無報警故障的修理

故障三數(shù)控車床在使用中出現(xiàn)手動移動正常，自動回零時移動一段距離后不動，重開

手動移動又正常。車床使用經濟數(shù)控，步進電機，手動移動時由于速度稍慢移動正常，自動

回零時快速移動距離較長，出現(xiàn)機械卡住現(xiàn)象。根據(jù)故障進行分析，主要是機械原因，后經

詢問，才得知該機床因發(fā)現(xiàn)加工時尺寸不準，將另一臺機床卜.的電機拆來使用，后出現(xiàn)了該

故障，經仔細檢查是因變速箱中的齒輪間隙太小引起，重新調整后正常。這是一例人為因

素造成的故障，在修理中如不加注意經常會發(fā)生，因此在工作中應引起重視，避免這種現(xiàn)象

的發(fā)生。故障四開機后機床屏幕無顯示。對這種故障的排除首先是使屏幕正常工作。有

時也會僅僅是顯示部分的原因。但在許多時候可能并存著多種故障。

一臺日本H500/50臥式加工中心，開機時屏幕一片黑，操作面板上的NC電源開關已按

下，紅、綠燈都亮，查看電柜中開關和主要部分無異常，關機后重開，故障?樣。經查，故

障是由多處損壞造成的，在更換了顯示器，顯示控制板后屏幕出現(xiàn)了顯示，使機床能進入其

它的故障維修。泰納DM4800立式加工中心，開機后屏幕無顯示。該加工中心使用三棱

M300系統(tǒng)，造成屏幕無顯示的原因有很多，經對故障進行了檢查后確認是因主板故障造成,

因此進行了更換，由于主板更換后參數(shù)需要重新設置，按系統(tǒng)參數(shù)設置步驟，對照機床附帶

的參數(shù)表進行了設置調整后機床正常。屏幕上無顯示的故障原因很多，首先必須找出原因

排除，如還有其他故障，根據(jù)機床的報警和其他故障信息作出處理。故障五在數(shù)控設備

中，出現(xiàn)無報警故障最多的是機床誤差或尺寸不準。誤差故障的現(xiàn)象較多，在各種設備上出

現(xiàn)時的表現(xiàn)不一。如數(shù)控車床在直徑方向出現(xiàn)時大時小的現(xiàn)象較多。在加工中心上垂直軸出

現(xiàn)誤差的情況較多，常見的是尺寸向下逐漸增大，但也有尺寸向上增大的現(xiàn)象，在水平軸上

也經常會有一些較小誤差的故障出現(xiàn)，有些經常變化，時好時壞使零件的尺、『難以控制。

造成數(shù)控機床中誤差故障但又無報警的情況，主要有幾種情況：

①機床的數(shù)控系統(tǒng)較簡單，在系統(tǒng)中對誤差沒有設置檢測，因此在機床出現(xiàn)故障時不能

有報警顯示。

②機床中出現(xiàn)的誤差情況不在設計時預測的范圍內，因此當出現(xiàn)誤差時檢測不到，由于

大多數(shù)的數(shù)控機床使用的是半閉環(huán)系統(tǒng)，因此不能檢測到機床的實際位